автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Обоснование способа возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах в зимнее время

На правах рукописи

Чумаков Владислав Федорович

ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ НА ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ГРУНТАХ В ЗИМНЕЕ ВРЕМЯ

Специальность 05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного

хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Братск 2006

Работа выполнена в Сибирском государственном технологическом университете на кафедре «Механика».

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Баранов Александр Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Дитрих Виктор Иванович кандидат технических наук, доцент Мазанник Анатолий Васильевич

Ведущая организация: «Иркутск НИИЛП»

Защита состоится «31» марта 2006 года в 10 часов на заседании диссертационного совета К 212. 018. 02 при Братском государственном университете. (665709 г. Братск, ул. Макаренко 40, тел. (3953) 32-53-67, факс 33-20-08)

Ваши отзывы (обязательно в двух экземплярах с заверенными подписями) просим направлять по адресу: 665709 г. Братск, ул. Макаренко 40. Ученому секретарю

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Братского государственного университета

Автореферат разослан «28» февраля 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доцент, кандидат

сельскохозяйственных наук . ^ 1 С. А. Чжан

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На фоне общего экономического спада и разрыва экономических связей, произошло резкое сокращение объемов заготовки и вывозки древесины. В этих условиях строительство лесовозных автомобильных дорог круглогодового действия повсеместно пракшчески полностью прекратилось, и не ведется уже более 10 лет. Истощение лесных массивов, тяготеющих к дорогам круглогодового действия, заставило перейти лесозаготовителей на сезонную вывозку. Основным недостатком таких технологий, является ограниченность периода её использования, и необходимость использования расширенного парка автопоездов, что в конечном итоге приводит к увеличению затрат на вывозку древесины. В весенний период, в местах расположения зимников, после оттаивания снежных и ледяных дорог, происходит дополнительное переувлажнение грунтов что, делает полосу отвода не пригодной для строительства дороги в летний период.

Временные дороги делают недоступными лесосеки после завершения лесозаготовок, а это затрудняет проведение противопожарных мероприятий и работ по лесовозобновлению. Все это указывает на необходимость строительства дорог круглогодового действия.

В процессе изучения технологий и способов возведения земляного полотна во второй дорожно-климатической зоне, нами было установлено:

1) существующие способы и технологии, либо дороги, либо технологически сложно осуществимы;

2) анализ рабочих операций возведения земляного полотна, существующих технологий, позволил установить, что грунт при наборе в начале разрыхляется, а затем уже в земляном полотне уплотняется, кроме этого значительные объемы мерзлого разрыхленного грунта предварительно перемещаются в отвал;

3) в процессе анализа энергоемкостей технологических операций возведения земляного полотна в зимнее время было установлено, что существенное снижение энергоемкости процесса строительства дорош, возможно, за счет оптимизации процесса разрыхления мерзлого грунта.

Учитывая то, что во второй дорожно-климатической зоне протяженность участков с переувлажненными грунтами составляют до 20% от общей длины лесовозных дорог, технология возведения земляного полотна на переувлажненных грунтах, снижающая энергоемкость процесса изготовления блоков из мерзлого грунта, может решить эту задачу.

В связи с выше изложенным, сформулируем цель настоящей работы, и основные задачи.

Цели и задачи. Цель работы - обоснование способа возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных 1рунтах в зимнее время 1 национальна*

у I БИБЛИОТЕКА -г !

М1Яи1СМ X »

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ существующих технологий возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах;

- исследование процесса возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах для регламента его технологической схемы и построения на её основе концептуальной схемы данного процесса;

- разработка па базе полученной концептуальной схемы математической модели процесса возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах из мерзлых грунтовых блоков;

- провести экспериментальные исследования для:

а) установления зависимости сопротивления мерзлого грунта разрушению от изгибающего усилия в зоне действия упругих сил;

б) обоснования способа укладки грунтовых блоков в тело земляного полотна;

в) проверки работоспособности земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах возведенного из мерзлых грунтовых блоков;

- определение параметров грунтовых блоков при возведении земляного полотна лесовозных автомобильных дорог;

- на основании проведенных исследований, разработать рекомендации, по снижению энергоемкости процесса, возведения земляного полотна. Положения, выносимые на защиту:

- математическая модель процесса возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах из мерзлых грунтовых блоков;

- зависимость сопротивления мерзлого грунта разрушению от изгибающего усилия в зоне действия упругих сил и границы её применимости;

- результаты проведенных экспериментальных исследований, в частности:

а) обоснование способа укладки грунтовых блоков в тело земляного полотна,

б) проверка работоспособности земляного полотна лесовозных авшмобильных дорог на переувлажненных грунтах возведенного из мерзлых грунтовых блоков,

- параметры грунтовых блоков для возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на основе математической модели в процессе решения оптимизационной задачи.

Научная новизна.

- получен патентна способ возведения земляного полотна;

- построена математическая модель процесса возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог из мерзлых грунтовых блоков на переувлажненных грунтах;

- получена зависимость сопротивления мерзлого грунта разрушению от изгибающего усилия в зоне действия упругих сил и определены границы её применимости;

- определены оптимальные параметры процесса возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог.

Практическая значимость. Доказана практическая возможность строительства земляного полотна из мерзлых грунтовых блоков, и разработаны рекомендации по снижению энергоемкости процесса, возведения земляного полотна.

Методы исследований. Для решения поставленной цели были использованы методы: аналитический; математического анализа: штрафной функции, градиентного спуска; теории планирования эксперимента. В процессе решения теоретических задач и обработки результатов экспериментов применялись пакеты прикладных программ (ГШП): Math lab 7, Statistic.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы прошли производственные испытания в Бирилюсском районе Красноярского края, и рекомендованы к внедрению в производство решением технического совета ООО «Енисейлесстрой» (протокол №4 от 14.05.03 г.). Апробация. Основные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались: на ежегодных научно-технических конференциях СибГТУ (1999, 2003 г.г.); «Молодежь и наука. Третье тысячелетие» (Красноярск 2003 г.); на международной научно-практической конференции «Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитектура» СибАДИ (Омск 2004 и 2005 гг.); на межрегиональной научно-практической конференции «Экономический потенциал региона: оценка состояния и проблемы развития» КГТЭИ (Красноярск 2003 г.); на всесоюзной научно-технической конференции «Транспорт в лесном комплексе» МарГТУ (Йошкар-Ола 2004 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из четырех разделов, заключения, списка литературы и приложений.

Общий объем диссертации 120 е., в том числе рисунков 41 и таблиц 4. Список использованных источников включает в себя 118 наименований. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность темы, цель и задачи исследования, дается общая характеристика работы.

В первом разделе изложена актуальность производственной проблемы, проанализированы существующие технологии возведения

земляного полотна, показаны их узкие места и сформулированы основные направления исследований.

Изучение водно-теплового режима земляного полотна, позволило установить предварительные, габаритные параметры мерзлых грунтовых блоков, удовлетворяющие требованиям СниП 2.05.07-85.

Основные положения конкурентно-способной технологии возведения земляного полотна из переувлажненных грунтов с низкой несущей способностью, следующие:

• Возведение земляного полотна целесообразно производить из грунта боковых резервов;

• Для увеличения строительного сезона возможно проведение земляных работ и в зимнее время;

• При использовании баровых установок для разработки мерзлого грунта, возможно возведение земляного полотна из полученных грунтовых блоков, при условии что разравнивание и уплотнение будет производиться в летнее время;

• Работы по уплотнению и профилированию земляного полотна выполняются после оттаивания грунтовых блоков;

• Применение трамбующих плит, позволяет уплотнять земляное полотно высотой 1 м, что позволит исключить послойное разравнивание и уплотнение;

• Отсутствие разрыхления естественно-уплотненного грунта и последующее его уплотнение до эксплуатационного, позволяет снизить энергозатраты, так как уплотняется естественно-уплотненный грунт до эксплуатационного, что на наш взгляд положительно скажется на снижении энергозатрат при уплотнении земляного полотна.

Во втором разделе приведена схема процесса возведения земляного полотна лесовозной автомобильной дороги из мерзлых грунтовых блоков на переувлажненных грунтах.

По теории грунтоведения, с течением времени, недоуплотненный грунт доуплотняется, а переуплотненный разуплотняется, т. е. находится в некотором равновесном состоянии. Это позволило предположить, что естественно уплотненный грунт, не подвергшийся разрыхлению, требует незначительного до уплотнения и возможно сооружение земляного полотна грунтовыми блоками в зимнее время, т. к. в остальной период года возведение земляного полотна затруднено из-за его повышенной влажности.

Энергоемкость процесса является объективным критерием степени совершенства технологических операций. Предлагаемый способ строительства заключается в том, что возведение земляного полотна осуществляется с помощью грунтовых блоков, получаемых путем нарезки вертикальных швов в земляном целике. Затем их отрывают от основного

массива и манипулятором укладывают в земляное полотно. В теплый период года, после оттаивания насыпи, её разравнивают и уплотняют, рисунок (2.1). Энергоемкость данного процесса можно представить в виде формулы:

Еовщ=Е1+Е2+Ез+Е4+Е5 (2.1)

где Ер энергоемкость процесса нарезания швов в целике, кВт*ч; Ег- энергоемкость процесса отрыва грунтовых блоков, кВт*ч;

Е3--— перемещения грунтовых блоков в земляное полотно, кВт*ч;

Е4--— разравнивания земляного полотна, кВт*ч;

Е5 — — уплотнения земляного полотна, кВт*ч.

Рис. 2.1. Схема возведения земляного полотна 1 - нарезание швов в боковом резерве; 2 - отрыв грунтовых блоков; 3 -перемещение грунтовых блоков из бокового резерва в тело земляного полотна; 4 - разравнивание земляного полотна; 5 -уплотнение земляного полотна.

Расчет удельной энергоемкости произведем по формуле (2.2).

е=Ео6щЛ/ (2.2)

где V - объем возведенного земляного полотна, м3.

V=х*1*Ъ*Ъ (2.3)

где г - количество грунтовых блоков на возведенном участке земляного полотна,

/, Ь, Ь — соответственно: длина, ширина и высота грунтового блока.

Энергоемкость операций, связанных с разработкой мерзлого грунта составляет около 80% от общей энергоемкости строительства, следовательно, существенное энергетическое совершенствование

технологического процесса возведение земляного полотна возможно, за счет оптимизации параметров мерзлых грунтовых блоков.

В третьей главе приведены экспериментальные исследования в соответствии с задачами данной диссертации. 3.1 Обоснование способа укладки грунтовых блоков

Предложенный способ возведения земляного полотна осуществляется следующим образом: в зимнее время в боковых резервах проводят подготовку грунтовых блоков путем нарезки вертикальных швов - одного поперечного и двух продольных. Нижний шов формируется путем скола образовавшегося грунтового блока в боковом резерве, для этой цели в начале участка закладывают забой. Земляное полотно можно формировать несколькими способами:

1) Путем укладки готовых грунтовых блоков нижним основанием вверх

2) Нижним основанием вниз

3) Блоки класть набок, либо друг на друга в шахматном порядке, при условии, что высота насыпи позволяет нам это сделать.

Известно что, земляное полотно возводят послойно, каждый слой по составу и плотности должен стремиться к однородности, а прочность каждого последующего слоя дороги, должна превышать прочность предыдущего, но не более чем в 3,5 раза. Мы предположили, что грунт залегает послойно, и плотность его, а, следовательно, и прочность, от слоя к слою возрастает, для проверки данного предположения был проведен ряд исследований, описание которых приведено ниже. Можно предположить, что слои земляного полотна, сформированные из грунтовых блоков уложенных на бок, либо в шахматном порядке, по составу и плотности будут не однородны. Прочность слоев земляного полотна из грунтовых блоков, уложенных нижним основанием к поверхности земли, от нулевой отметки земляного полотна к дорожной одежде, будет снижаться. Поэтому, земляное полотно, сформированное путем укладки грунтовых блоков нижним основанием вверх, мы предположили единственным не противоречащим теории дорожного строительства, и технологически такой способ более удобен, так как к ровной поверхности грунтового основания прикладывается ровная поверхность блока.

Для обоснования технологии возведения земляного полотна из грунтовых блоков нижним основанием вверх, было проведено исследование зависимости прочности и влажности грунта от глубины его залегания. Для этого в наиболее жаркий и сухой период лета, в бассейне реки Мендель, протекающей в Бирилюсском административном районе, были заложены восемь полушурфов, кубической формы, с ребром равным один метр. В данной местности наибольшее распространение получили глинистые грунты, на которых и планировали в дальнейшем осуществлять предлагаемый способ возведения земляного полотна.

Методика проведения эксперимента следующая. Полушурфы закладывали на участках трассы, где была проведена только прорубка просеки в её естественных понижениях (рис. 3.1). По обе стороны от понижения закладывали по два полушурфа с разных сторон от оси дороги, общим числом четыре.

Рис. 3.1. Схема расположения полушурфов 1 - полушурфы; 2 - зона грунтов, повышенной влажности; 3 - ось трассы

С полушурфа снимали верхний растительный слой на глубину 0,2м, размером 1x1 м по периметру. Производили забор проб грунта для определения его влажности в лабораторных условиях. Затем ударником СоюздорНИИ определяли несущую способность связных грунтов по методике, предложенной профессором А. К. Бируля. Схема расположения точек, приложения прибора в полушурфе, ударника СоюздорНИИ, представлена на (рис. 3.2).

Величину удельного давления на грунт автомобиля или трактора сравнивают с несущей способностью этого грунта, для того чтобы определить возможность использования землеройной машины на конкретном фунте.

Рис. 3.2. Схема плана расположения точек в полушурфе, приложения прибора ударника СоюздорНИИ

Далее снимали слой грунта на глубину 0,2 м и повторяли все выше перечисленные операции. Эксперимент повторяли до достижения глубины полушурфа 1 м, согласно предложенной технологии средней высоты земляного полотна (рис. 3.3).

Л _Е_Щ

Т^Г7

X > \>> —1

т~тг

»in ' *

Рис. 3.3. Схема укладки мерзлых грунтовых блоков в земляное полотно

Одновременно определяли гранулометрический состав грунта на глубине 0,4 и 0,6 м ареометрическим методом, соответственно: песок -16,58 и 8,51%; пылеватые частицы - 47,9 и 59,02%; глина - 35,42 и 32,27%; число пластичности - 25 и 23, что согласно классификации грунтов соответствует глине пылеватой.

В камеральных условиях определялась влажность проб грунта весовым методом, в зависимости от глубины его залегания.

Интерпретация экспериментальных исследований представлена на (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Изменение прочности и средней влажности грунта от глубины

залегания

1 - прочность грунта в полушурфе №1; 2 - средняя влажность грунта; 3 -прочность грунта в полушурфе №2; 4 - прочность грунта в полушурфе №3; 5 - прочность грунта в полушурфе №4.

Графическая зависимость, приведенная на рисунке (3.4), подтверждает наши предположения, что переувлажненный грунт на глубине имеет более высокую прочность, это позволяет использовать технологически более удобный способ укладки грунтовых блоков в земляное полотно, и более эффективно использовать землеройную технику.

3.2 Исследование сопротивления мерзлого грунта разрушению при изгибающем усилии

При отрыве сформированных грунтовых блоков от целика разрушение материала происходит под действием изгибающих сил (рис. 3.5).

и

Максимальный изгибающий момент при нагружении силой Р определяется по зависимости:

М = РЬ (3.1)

где, М - максимальный изгибающий момент (Н/м); Р - поперечная сила (Н); Ь - плечо (м).

Рис. 3.5. Разрушение мерзлых грунтов при изгибе 1 - рабочий орган трактора; 2 - сформированный грунтовый блок; и -направление движения трактора; Ь - ширина грунтового блока; Ь - рычаг изгибающего усилия (высота блока); / -длина блока; Р - изгибающее

усилие

Как известно, момент сопротивления прямоугольного сечения, находится из соотношения (3.2):

\У=/Ъ2/6 (3.2)

где, XV - момент сопротивления прямоугольного сечения (м3); / - длина грунтового блока (м); Ь - ширина грунтового блока (м).

Численное значение предела прочности мерзлой глины, при испытании материала на изгиб, по закону Гука определим как:

<Твр= МАУ = 6Р Ь / / Ь2 (3.3)

где, овр - предел прочности мерзлого грунта (Н/м2).

По данным профессора Зеленина А. Н., исследование сопротивления грунтов на изгиб проводят значительно реже, чем при других видах разрушения. Это связано со сложностью анализа результатов испытаний и недостаточностью проработки методики исследования.

В соответствии с его работами, проводили опыты, по определению сопротивляемости грунта разрушению изгибающим усилием на прессе (рис. 3.6), тогда расстояние между опорами 1г = 2*Ъ, и зависимость (3.1) примет вид:

М = Р1г/4 (3.4)

На основании исследований Зеленина А. Н. устеновлено, что мерзлый грунт разрушается при изгибе как упруго пластическое тело. Если в пределах упругости напряжения распределяются по сечению бруса по закону Гука, то при переходе за предел упругости они будут изменяться по некоторой зависимости, характер которой неизвестен. В, следствии неодинаковой сопротивляемости мерзлых грунтов разрыву и раздавливанию, положение нейтральной оси неизвестно и механизм рассматриваемого явления значительно усложняется.

Г

I -■ т

Рис. 3.6. Схема опытной установки

Как видно из (рис. 3.5) отрыв мерзлых грунтовых блоков происходит за счет изгибающих усилий, однако данный вопрос недостаточно освещен в литературе. Для проверки достоверности и границ применимости формул в зоне действия упругих сил, нами был поставлен эксперимент, методика проведения которого следующая. Для определения усилий отрыва блоков с различными, габаритными размерами, преобразуем соотношение (3.3) в виде:

Р = 4авр1Ь2/6Ь! (3.5)

С целью уменьшения числа опытов, перешли от трехфакторного эксперимента к двухфакторному, исключив I - длину блока, предварительно проверив линейную зависимость Р от /. Для этих целей на установке, описанной выше (рис. 3.6), разрушались грунтовые брусья 23-х % влажности с габаритными параметрами 11 = 6 см., Ь = 4 см. и различной длины, которые промораживались при температуре I = -15°С. Результаты опытов представлены на (рис. 3.7), из которого можно сделать вывод о линейной зависимости Р от I. В силу выше сказанного соотношение (3.5) можно представить в виде:

Рис. 3.7. Зависимость усилия отрыва мерзлого грунтового блока от длины 1 - экспериментальные значения; 2 - линия тренда

Для проверки применимости к реальным условиям поставлена серия экспериментов при / = 10 см.

Испытания проводились на разрывной машине «21>М-5», с ценой деления 10 кг. Грунтовые блоки изготавливались длиной 32 см, и переменной толщиной Ь = 4; 8; 12 см. Расстояние между опорами (рис. 3.6), так же переменно Ь! = 10; 20; 30 см, что соответствует И = 5; 10; 15 см, согласно (рис. 3.5). В результате получили факторное пространство (рис. 3.8).

По методике предложенной проф. Зелененым, определили величину удельного давления на фунтовые блоки, при их формировании. В результате проведенных испытаний установили, что естественный грунт соответствует лабораторным образцам сформированным под удельным давлением 400 Н/см2. В дальнейшем их использовали для проведения основного эксперимента, который заключался в следующем. Грунтовые блоки различной толщины Ь, и переменным расстоянием Ь', нагружались поперечной силой Р, в точках 1,2, 3,4,5 (рис. 3.8).

Большой разброс полученных значений усилия Р, при равных габаритных параметрах, объясняется колебаниями влажности (22-24%), а так же не стабильностью работы морозильной камеры (1 = -13-16°С).

Ь,см

--1-н

5 10

Рис. 3.8. Факторное пространство Одним из факторов, определяющих дисперсию результатов опытов,

X

Ь.см

является гранулометрический состав грунта, который в естественных условиях изменяется, как по глубине залегания, так и при заборах проб грунта в полушурфах, расположенных друг от друга на небольших расстояниях. Для увеличения показателя точности, возникла необходимость в увеличении числа опытов, полученные данные представлены в Таблице 1.

Таблица 1

Экспериментальные значения разрушающего усилия

Ъ, см \ h, см 5 10 15

4 63 27 18

S 32С 166 114

12 532 247 221

Для приведения к линейному виду функции (3.7), прологарифмируем

его:

LnP = Ьпствр+ ai Ln b + а2 Ln h (3.7)

или

у = ao + aiXi + a2x2 (3.8)

где, y=LnP; Xi =Ln b; x2 =Ln h.

Применяя процедуру линейной регрессии из 111111 Statistik к массиву данных, находящихся в приложении 5, получили значения коэффициентов а,: ао=0,959; ai=l,998; а2=-1,03, при коэффициенте детерминации 0,907 и невязке 7,21 * 10"21, тогда зависимость имеет вид:

у =0,959+1,998 xj+1,03 х2 (3.9)

или

Р^Озр^Ь1-998 ^)-1'03 (3.10)

Графическая иллюстрация соотношения (3.8) дана на (рис. 3.9).

Последние показатели, позволяют сделать вывод о том, что соотношение (3.5) достаточно адекватно описывает отрыв мерзлых грунтовых блоков в зоне действия упругих сил.

Рис. 3.9 Иллюстрация логарифма зависимости (3.5)

По (табл. 1), восстанавливаем зависимость (3.5), и переводим показатели в метрическую систему, (рис. 3.10).

Рис. 3.10 Иллюстрация полнофакторного эксперимента

Предел сопротивления материала, является оценочной категорией, и адекватность зависимости (3.5) подтверждена экспериментально. Воспользуемся полученными результатам для определения предела сопротивления мерзлой, пылеватой глины (влажность 23% и температура -15°С.) при изгибающем усилии, (табл. 2).

Таблица 2

Предел сопротивления грунта разрушению при действии изгибающих сил,

Н/см2

h, см Ы1 5 7.5 10 15

0.4 13.7 13.9 14.8

0.7 14.7

0.8 14.6 14.6 13.7

0.9 12.6

1.0 13.7

1.2 11.7 12.4 14.5

На основании полученных значений можно сделать следующие выводы. Предел сопротивления грунта не зависит, от изменения отношения ширины блока к его длине (Ъ/1), в интервале от 0,4 до 1,2. При отношении ширины блока к высоте равном 2,5, значение предела сопротивления ниже, чем при других соотношениях Ь/Ь. Это объясняется тем, что при соотношении Ь/Ь больше 2, разрушение образца происходит от действия касательных напряжений, и не описывается зависимостью (3-7).

3.3 Проверка работоспособности земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах возведенного из мерзлых грунтовых блоков

В Бирилюсском районе Красноярского края построен опытный участок, (рис. 3.11), который эксплуатируется в течении пяти лет.

Рис. 3.11 Экспериментальный участок

На данный способ строительства получен патент на изобретение.

В четвертой главе рассматривается концептуальная схема процесса возведения земляного полотна. Как видно из анализа удельной энергоемкости предлагаемой технологии, основные энергозатраты (более 80 %) приходятся на процесс пиления мерзлого грунта. Поэтому имеются все основания для рассмотрения данного показателя в виде целевой функции оптимизационной задачи.

Выбрав целевую функцию, перейдем к системе ограничений, отражающих условия, при которых необходимо минимизировать выбранный критерий.

В качестве первого ограничения принята грузоподъемность манипулятора, используемого при перемещении полученных грунтовых блоков в тело земляного полотна.

Вторым ограничением является тяговая характеристика трактора, необходимая для преодоления силы сопротивления отрыву мерзлого грунта.

Третьим ограничением является соответствие между шириной земляного полотна и габаритами мерзлых грунтовых блоков, покрывающих его по ширине (должно быть целым числом).

Итак, описав схему процесса возведения земляного полотна, перейдем к построению его математической модели. Пусть Взп - ширина земляного полотна; /, Ь, Ь - соответственно: длина, ширина, и высота мерзлого грунтового блока. Тогда целевую функцию можно формализовать следующим образом: согласно результатам раздела 2 она пропорциональна половине боковой поверхности блока по периметру, т. е. геометрическим смыслом целевой функции является минимизация поверхности пиления.

Щ Ь, И) = (/+Ъ)Ь.-*тт (4.1)

Переходим к построению формального образа системы ограничений. Первое ограничение, являющееся по своему физическому смыслу ограничением на объем, формализуется следующим образом:

ЛЖ^Ль, (4.2)

где вгр - грузоподъемность манипулятора; qrp - плотность мерзлого грунта.

Второе ограничение формализуется на основании соотношения (3.5) следующим образом:

Рсопр = ОврЬ2//611<Р1й (4.3)

где Рсопр - сила сопротивления возникающая при отрыве мерзлого грунтового блока;

авр - предел прочности мерзлого грунта; Бц - тяговая характеристика трактора.

Третье ограничение, отвечающее регламенту количества блоков полностью покрывающих земляное полотно, формализуется следующим образом:

(Ыы - Вз„ / - Взп / /)• • - взп / /) = о, (4.4)

где Кь = (N(>1, Иы,---, N(,„0 - массив значений количества блоков, которое удовлетворяет физическому смыслу задачи и реальным габаритным размерам блоков.

К ограничениям (4.2) - (4.4) естественным образом добавляется условие положительности 1, Ь, Ь.

>0,Ь>0,!1>0, (4.5)

Кроме этого ограничения, существуют также ограничения верхней границы 1, Ь, Ь: их, не нарушая общности, можно считать ограниченными габаритами земляного полотна:

Ь<Взп,/<В1п/Кь,Ь<Нзп (4.6)

где Взп, Нзп - соответственно: ширина и высота земляного полотна.

Объединяя соотношения (4.1) - (4.4) получим следующую задачу не линейного программирования с не линейной целевой функцией (4.1) и не линейными ограничениями (4.2) - (4.4):

(/+Ь)Ь -* пил

/Ыг< А сТврЬ2/ /6Ь < В

(4.7) 0)

(2)

(3)

8

Е(Мы-в»//)=о

(4)

1=1

Система ограничений (4.5) - (4.6) необходима при реализации численных алгоритмов решения задачи (4.1) - (4.4).

Рассматриваемую систему (4.5) - (4.6) в ряде случаев можно более конкретизировать в соответствии с особенностями физики процессов замерзшего грунта или параметрами технических устройств. Действительно, переменная 11 не может быть меньше глубины границы мерзлого и талого грунта в течении осени и больше максимальной длины бары зимой.

Для решения задачи (4.1) - (4.4); (4.1) - (4.6), используем метод штрафных функций, сводя задачу условной минимизации, к безусловной.

С помощью градиентного спуска минимум гладких функций находится значительно быстрее, чем при использовании координатного спуска.

Для преодоления проблемы попадания в локальный экстремум, генерируемый ограничением (4.4), использована стратегия мульти - старта - серию начальных приближений выбирали для разных вариантов числа блоков.

Реализовав данный алгоритм с помощью пакета МаЛ1аЬ 7, получили следующие результаты:

/ЬЬ = 1,56 - при ограничении 1,56; Р^пр = 100 кН - при ограничении Бц = 100 кН; Число блоков Иь = 5 - при ограничении Взп = 6,8 м; ширина блока Ь = 1,05 м; длина блока / = 1,36 м; высота блока Ь = 1,09 м.

При грузоподъемности манипулятора М'П 1-71 Огр = 3000 кг, плотности мерзлого грунта <}гр = 1760 кг/м , пределе прочности мерзлого грунта овр = 400 кН/м2, и усилии на крюке трактора ЛД-4А = 100 кН. 4.2 Аналитический метод поиска оптимальных габаритных параметров грунтовых блоков при разработке мерзлого грунта

Решение оптимизационных задач численными методами не дает полной картины зависимости результатов исследования от производственных параметров дорожного строительства. В данной работе мы попытались перейти к аналитическому решению оптимизационной задачи, постановка которой описана в разделе 4.1.

Система ограничений (4.5) - (4.6) необходима при реализации численных алгоритмов решения задачи (4.1) - (4.4). Для построения формального образа применяемых методов преобразуем выражение (4.2), и подставим в (4.3).

Ъ=А//Ь (4.8)

оА1/ЬЧ? (4.9)

Из полученной формулы (4.20) выразим фактор Ъ и в целевой функции заменим эти переменные.

Ь=с 1Ш (4.10)

где с = (стА/ Б)172.

А//+с/3/2=8—<-пшг (4.11)

Продифференцируем полученное выражение (4.11) и подставим все замененные константы для определения минимума функции, в наших конкретных условиях.

Ушш^А^о,,/3 (4.12)

Умия=1.116

Аналитический расчет по соотношению (4.11) подтверждается графической иллюстрацией, приведенной на (рис. 4.1).

После получения аналитического выражения для ущш (4.12), перейдем к исследованию зависимости параметров блока от показателей: грузоподъемности манипулятора (0,р), тяговой характеристики механизма (Ёк) и предела сопротивления мерзлого грунта разрушению (авр).

Рис. 4.1. Зависимость ширины блока от производственных параметров

С ростом отнесенной грузоподъемности, увеличиваются ширина и высота блоков (рис. 4.2).

(к

0.1 яа

Рис. 4.2. Зависимость ширины блока от его высоты и отнесенной грузоподъемности манипулятора

С ростом тяговой характеристики механизма ширина блока возрастает, а высота уменьшается, т. е. можно ломать более короткие блоки (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Зависимость ширины блока от его высоты и тяговой характеристики механизма

Рост предела сопротивления мерзлого грунта разрушению, влечет возрастание высоты блока и уменьшение его ширины (рис. 4.4)

Рис. 4.4. Зависимость высоты блока от его ширины и удельного сопротивления мерзлого грунта разрушению при изгибающем усилии

4.3 Применение результатов исследований

Поскольку отрыв грунтового блока от основного массива будет производится на глубине 1,0 - 1,2 м, согласно работ Зеленина, температура грунта, на этой глубине составит от 0 до - 5 °С. Из чего следует, что предел сопротивления мерзлого грунта разрушению от действия изгибающих сил будет колебаться от 20 до 250 Н/см2.

При строительстве экспериментального участка, предел сопротивления грунта разрушению при изгибе составил 40 Н/см2.

01

о: о:

Используя результаты, полученные от реализации оптимизационной задачи по определению габаритных параметров блока, вычислили удельную энергоемкость процесса возведения земляного полотна с помощью грунтовых блоков. При расчете, она составила е'= 1,18 кВт^ч/м3, что на 21% ниже, чем по технологии возведения, не учитывающей результаты данных исследований.

Разработанная математическая модель процесса возведения земляного полотна из грунтовых блоков позволяет, к применяемым механизмам при отрыве блоков от основного массива, определить оптимальные габаритные параметры грунтовых блоков, при которых удельная энергоемкость процесса разрушения мерзлого грунта будет минимальной.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получены следующие результаты:

1. построена математическая модель процесса возведения земляного полотна лесовозных

автомобильных дорог на переувлажненных грунтах из мерзлых грунтовых блоков на базе его концептуальной схемы;

2. получены результаты проведенных экспериментальных исследований по:

обоснованию способа укладки грунтовых блоков в тело земляного полотна,

восстановлению зависимости сопротивления мерзлого грунта разрушению от изгибающего усилия и определении границы её применимости,

проверке работоспособности земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах возведенного из мерзлых грунтовых блоков;

3. определенны оптимальные параметры способа возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на основе математической модели в процессе решения оптимизационной задачи.

4. разработаны рекомендации по снижению энергоемкости процесса, возведения земляного полотна.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Баранов, А. Н. Аналитический метод поиска оптимальных габаритных параметров грунтовых блоков при разработке мерзлого грунта [Текст] / Н. Д. Гайденок, А. Н. Баранов, В. Ф. Чумаков, Р. А. Ясинский // Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитектура: Материалы международной науч.-практ. конф. - Омск: СибАДИ, 2005. - С. 220-222.

2. Баранов, А. Н. Пути совершенствования технологии возведения основания лесовозных дорог на переувлажненных грунтах [Текст] / А. Н. Баранов, В. Ф. Чумаков // Проблемы химико-лесного комплекса: Сб. ст. - Красноярск: СибГТУ, 1999. - С. 49.

3. Баранов, А. Н. Исследование процесса разрушения мерзлого грунта при изгибающем усилии [Текст] / А. Н. Баранов, Н. Д. Гайденок, В. Ф. Чумаков // Транспорт в лесном комплексе: Сб. науч. трудов. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2003. - С. 100-104.

4. Баранов, А. Н. Конкурентно-способные технологии возведения автомобиль-ных дорог предприятиями лесного комплекса [Текст] / А. Н. Баранов, Н. Д. Гайденок, В. Ф. Чумаков, Р. А. Ясинский // Экономический потенциал региона: оценка состояния и проблемы развития: Сб. ст. - Красноярск: КГТЭИ, 2003. - С.205-208.

5. Баранов, А. Н. Оптимизация процесса возведения земляного полотна из грунтовых блоков в зимнее время [Текст] / А. Н. Баранов, Н. Д. Гайденок, В. Ф. Чумаков, Р. А. Ясинский; СибГТУ. - Красноярск, 2004. - 6 е.; Библиогр.: 8 наз. - Рус. - Дел. в ВИНИТИ 06. 08. 04, №1371-в2004.

6. Баранов, А. Н. Разработка конкурентно-способных технологий возведения земляного полотна на грунтах с низкой несущей способностью в условиях Красноярского края [Текст] / А. Н. Баранов, Н. Д. Гайденок, В. Ф. Чумаков, Р. А. Ясинский // Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитектура: Материалы международной науч.-практ. конф. - Омск: СибАДИ, 2003. - С. 47-48.

7. Баранов, А. Н. Ресурсосберегающие технологии возведения земляного полотна на грунтах с низкой несущей способностью в условиях Красноярского края [Текст] / А. Н. Баранов, П. Д. Гайденок, В. Ф. Чумаков, Р. А. Ясинский // Лесной и химический комплекс: проблемы и решения: Сб. ст. - Красноярск: СибГТУ, 2003. - С.205-208.

8. Баранов, А. Н. Обоснование способа разработки мерзлых грунтов при строительстве объектов лесного комплекса [Текст] / А. Н. Баранов, Н. Д. Гайденок, В. Ф. Чумаков, Р. А. Ясинский // Дорожно - транспортный комплекс как основа рационального природопользования: Материалы международной науч.-практ. конф. - Омск: СибАДИ, 2005. - С. 153-154.

9. Пат. 2198254 РФ. 7 Е 01 С 3/00, 3/06, Е 02 Б 17/20. Способ возведения земляного полотна [Текст] / СибГТУ; А. Н. Баранов, В.Ф. Чумаков. -№2000115068 09.06.2000; Опуб. 10.02.2003, Бюл. №4. - 6 с.

10. Чумаков В. Ф. Обоснование способа укладки грунтовых блоков при возведении земляного полотна в зимнее время [Текст] / Чумаков В. Ф.; Красноярск: СибГТУ, 2002. - 10 с. - Библиогр.: с. - Деп. в ВИНИТИ. «18» 11.02. №1998-В2002.

Сдано в производство 27.02.06. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,25. Изд. № 13. Заказ № 1546. Тираж 100 экз.

Редащионно-издательский центр СибГТУ 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 82

lis - Э í 9 2

ZOÖßk 5*32-

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА.

1.1. Этапы развития и предмет изучения инженерной геокриологии.

1.2. Водно-тепловой режим земляного полотна в процессе возведения и эксплуатации дороги.

1.3. Существующие типы дорог и технологии возведения земляного полотна на переувлажненных грунтах.

1.4. Основные положения конкурентно-способной технологии возведения земляного полотна на переувлажненных грунтах.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕЛАГАЕМОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА.

2.1. Описание технологии возведения земляного полотна из грунта бокового резерва в зимнее время, бульдозером.

2.2. Способ возведения земляного полотна из мерзлых грунтовых блоков

2.3. Анализ энергоемкостей технологических операций по существующей и предлагаемой технологии возведения земляного полотна.

2.4. Выводы.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Обоснование способа укладки грунтовых блоков.

3.2. Исследование сопротивления мерзлого грунта разрушению при изгибающем усилии.

3.3. Проверка работоспособности земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах возведенного из мерзлых грунтовых блоков.

3.4. Выводы.

4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ИЗ ГРУНТОВЫХ

БЛОКОВ.

4.1. Последовательная оптимизация без ограничений.

4.2. Аналитический метод поиска оптимальных габаритных параметров грунтовых блоков при разработке мерзлого грунта.

4.3. Применение результатов исследований.

Актуальность работы. На фоне общего экономического спада и разрыва экономических связей, произошло резкое сокращение объемов заготовки и вывозки древесины. В этих условиях строительство лесовозных автомобильных дорог круглогодового действия повсеместно практически полностью прекратилось, и не ведется уже более 10 лет. Истощение лесных массивов, тяготеющих к дорогам круглогодового действия, заставило перейти лесозаготовителей на сезонную вывозку. Основным недостатком таких технологий, является ограниченность периода её использования, и необходимость использования расширенного парка автопоездов, что в конечном итоге приводит к увеличению затрат на вывозку древесины. В весенний период, в местах расположения зимников, после оттаивания снежных и ледяных дорог, происходит дополнительное переувлажнение грунтов что, делает полосу отвода не пригодной для строительства дороги в летний период.

Временные дороги делают недоступными лесосеки после завершения лесозаготовок, а это затрудняет проведение противопожарных мероприятий и работ по лесовозобновлению. Все это указывает на необходимость строительства дорог круглогодового действия.

В процессе изучения технологий и способов возведения земляного полотна во второй дорожно-климатической зоне, нами было установлено:

1) существующие способы и технологии, либо дороги, либо технологически сложно осуществимы;

2) анализ рабочих операций возведения земляного, полотна, существующих технологий, позволил установить, что грунт при наборе в начале разрыхляется, а затем уже в земляном полотне уплотняется, кроме этого значительные объемы мерзлого разрыхленного грунта предварительно перемещаются в отвал;

3) в процессе анализа энергоемкостей технологических, операций возведения земляного полотна в зимнее время было установлено, что существенное снижение энергоемкости процесса строительства дороги, возможно, за счет оптимизации процесса разрыхления мерзлого грунта.

Учитывая то, что во второй дорожно-климатической зоне протяженность участков с переувлажненными грунтами составляют до 20% от общей длины лесовозных дорог, технология возведения земляного полотна на переувлажненных грунтах, снижающая энергоемкость процесса изготовления блоков из мерзлого грунта, может решить эту задачу.

В связи с выше изложенным, сформулируем цель настоящей работы, и основные задачи:

Цели и задачи. Цель работы - обоснование способа возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах в зимнее время

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: анализ существующих технологий возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах; исследование процесса возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах для регламента его технологической схемы и построения на её основе концептуальной схемы данного процесса; разработка на базе полученной концептуальной схемы математической модели процесса возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах из мерзлых грунтовых блоков; провести экспериментальные исследования для: а) установления зависимости сопротивления мерзлого грунта разрушению от изгибающего усилия в зоне действия упругих сил; б) обоснования способа укладки грунтовых блоков в тело земляного полотна; в) проверки работоспособности земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах возведенного из мерзлых грунтовых блоков; определение параметров грунтовых блоков при возведении земляного полотна лесовозных автомобильных дорог; на основании проведенных исследований, разработать рекомендации, по снижению энергоемкости процесса, возведения земляного полотна.

Положения, выносимые на защиту: математическая модель процесса возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах из мерзлых грунтовых блоков; зависимость сопротивления мерзлого грунта разрушению от изгибающего усилия в зоне действия упругих сил и границы её применимости; результаты проведенных экспериментальных исследований, в частности: а) обоснование способа укладки грунтовых блоков в тело земляного полотна, б) проверка работоспособности земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах возведенного из мерзлых грунтовых блоков, параметры грунтовых блоков для возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на основе математической модели в процессе решения оптимизационной задачи.

Научная новизна. получен патент на способ возведения земляного полотна; построена математическая модель процесса возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог из мерзлых грунтовых блоков на переувлажненных грунтах; получена зависимость сопротивления мерзлого грунта разрушению от изгибающего усилия в зоне действия упругих сил и определены границы её применимости; определены оптимальные параметры процесса возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог.

Практическая значимость. Доказана практическая врзможность строительства земляного полотна из мерзлых грунтовых блоков, и разработаны рекомендации по снижению энергоемкости процесса, возведения земляного полотна.

Методы исследований. Для решения поставленной цели были использованы методы: аналитический; математического анализа: штрафной функции, градиентного спуска; теории планирования эксперимента. В процессе решения теоретических задач и обработки результатов экспериментов применялись пакеты прикладных программ (111111): Math lab 7, Statistic.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы прошли производственные испытания в Бирилюсском районе Красноярского края, и рекомендованы к внедрению в производство решением технического совета ООО «Енисейлесстрой» (протокол №4 от 14.05.03 г.).

Апробация. Основные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались: на ежегодных научно-технических конференциях СибГТУ (1999, 2003 г.г.); «Молодежь и наука. Третье тысячелетие» (Красноярск 2003 г.); на международной научно-практической конференции «Дорожно-транспортный комплекс, экономика,, экология, строительство и архитектура» СибАДИ (Омск 2004 и 2005 гг.); на межрегиональной научно-практической конференции «Экономический потенциал региона: ' оценка состояния и проблемы развития» КГТЭИ (Красноярск 2003 г.); на всесоюзной научно-технической конференции «Транспорт в лесном комплексе» МарГТУ (Йошкар-Ола 2004 г.).

3.4. Выводы

1. Результаты экспериментов показывают, что несущая способность грунта, с понижением уровня, от слоя к слою возрастает и достигает максимума (11 - 13 кПа) на глубине 0,6 м. При переходе на следующие слои прочность незначительно снижается (10 - 11 кПа) из-за приближения к уровню стояния грунтовых вод.

2. Из графиков зависимости прочности и влажности грунта от глубины его залегания следует, что при сравнительно одинаковой влажности грунта у поверхности и на глубине 0,8 - 1,0 м, его прочность заметно возрастает: от 4 - 5 кПа до 10-11 кПа, что свидетельствует о его более высокой плотности. Это позволяет нам производить укладку грунтовых блоков более плотной нижней частью в грунтовом массиве вверх, в тело земляного полотна. Что и технологически более удобно.

3. Данный способ возведения земляного полотна позволяет значительно ускорить начало строительства дороги из-за более интенсивного просушивания земляного полотна, так как к началу весеннего таяния снегов земляное полотно расположено выше уровня земли, а уровень стояния грунтовых вод непосредственно у дороги снижается из-за образовавшихся придорожных кюветов вследствие выемки из боковых резервов грунтовых блоков.

4. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

В предыдущих разделах были проанализированы особенности технологии процесса возведения земляного полотна и исследована физика отрыва мерзлых блоков. В соответствии с целью работы, заключающейся в оптимизации параметров блоков из мерзлого грунта при возведении земляного полотна на переувлажненных грунтах, необходимо построить I математическую модель рассматриваемого процесса.

Рассмотрим концептуальную схему процесса возведения земляного полотна. Как видно из анализа удельной энергоемкости предлагаемой технологии, основные энергозатраты (более 80 %) приходятся на процесс пиления мерзлого грунта. Поэтому имеются все основания для рассмотрения данного показателя в виде целевой функции оптимизационной задачи.

Выбрав целевую функцию, перейдем к системе ограничений, отражающих условия, при которых необходимо минимизировать выбранный критерий.

В качестве первого ограничения принята грузоподъемность манипулятора МТП-71 с грейферным захватом, используемого при перемещении полученных грунтовых блоков в тело земляного полотна.

Вторым ограничением является тяговая характеристика трактора ЛД-35А, необходимая для преодоления силы сопротивления отрыву мерзлого грунта.

Третьим ограничением является соответствие между шириной земляного полотна и габаритами мерзлых грунтовых блоков, покрывающих его по ширине (должно быть целым числом).

Итак, описав схему процесса возведения земляного полотна, перейдем к построению его математической модели. Пусть Взп - ширина земляного полотна; /, b, h - соответственно: длина, ширина, и высота мерзлого I грунтового блока. Тогда целевую функцию можно формализовать следующим образом: согласно результатам раздела 2 она пропорциональна половине боковой поверхности блока по периметру, т. е. геометрическим смыслом целевой функции является минимизация поверхности пиления.

F(/, Ъ, h) = (/+b)iwmin (4.1)

Переходим к построению формального образа системы ограничений. Первое ограничение, являющееся по своему физическому смыслу ограничением на объем, формализуется следующим образом: bh^Gtp/qtp, (4.2) где Gpp - грузоподъемность манипулятора; qrp - плотность мерзлого грунта.

Второе ограничение формализуется на основании соотношения (3.8) следующим образом:

Fconp = аврЬ2/ /6h < FK, (4.3) где FConp - сила сопротивления возникающая при отрыве мерзлого грунтового блока; авр - предел прочности мерзлого грунта; FK - тяговая характеристика трактора.

Третье ограничение, отвечающее регламенту количества блоков полностью покрывающих земляное полотно, формализуется следующим образом:

Nbi - Взп / 0(Nb2 - Взп / /). .(Nbm - взп / /) = 0, (4.4) где, Nb = (Nbi, Nb2,---, Nbm) - массив значений количества блоков, которое удовлетворяет физическому смыслу задачи и реальным габаритным размерам блоков.

К ограничениям (4.2) - (4.4) естественным образом добавляется условие положительности /, b, h. 0, b > 0, h > 0, (4.5)

Кроме этого ограничения, существуют также ограничения верхней границы 1, b, h: их, не нарушая общности, можно считать ограниченными габаритами земляного полотна:

Ь< Взп, /< B3n/Nb, h < Нзп ■ (4.6) где, Взп, Нзп - соответственно: ширина и высота земляного полотна.

Объединяя соотношения (4.1) - (4.4) получим следующую задачу не линейного программирования с не линейной целевой функцией (4.1) и не линейными ограничениями (4.2) - (4.4):

4.7) b)h —> min (1) bh< А ■ (2) aBpb2/ /6h<B (3) 8

Z(Nbi - Взп /1) = 0 (4) i=l

Система ограничений (4.5) - (4.6) необходима при реализации численных алгоритмов решения задачи (4.1) - (4.4).

Рассматриваемую систему (4.5) - (4.6) в ряде случаев можно более конкретизировать в соответствии с особенностями физики процессов замерзшего грунта или параметрами технических устройств. Действительно, переменная h не может быть меньше глубины границы мерзлого и талого грунта в течении осени и больше максимальной длины бары зимой.

Для решения задачи (4.1) - (4.4); (4.1) - (4.6), используем метод штрафных функций, сводя задачу условной минимизации к, безусловной.

4.1. Последовательная оптимизация без ограничений 4.1.1. Штрафные функции

Основная, идея метода штрафной функции состоит в преобразовании задачи минимизации функции:

U=f(x) (4.8) с соответствующими ограничениями, наложенными на х, в задачу поиска минимума без ограничений функции:

U=F(x)+P(x) (4.9)

Функция Р(х) является штрафной. Необходимо, чтобы при нарушении ограничений она "штрафовала" функцию U, т. е. увеличивала ее значение. В этом случае минимум U будет находиться внутри области ограничений. > Функция Р(х), удовлетворяющая этому условию, может быть не единственной. Задачу минимизации можно сформулировать следующим образом: минимизировать функцию U = F(x) (4.10) при ограничениях Cj (х) >0, (4.11) где j=l, 2,., m.

Замечание. Ограничение вида "меньше или равно", h(x)<0, всегда может быть записано как - h(x)>0, поэтому в приведенной выше формулировке нет потери общности.

Функцию Р(х) удобно записать следующим образом: т I

4.12) j = 1 с-О) где г - положительная величина. Тогда функция U = ср(х, г) принимает вид: т |

U = <p(x,r) = F(x) + г 2 ——• (4.13)

Если х принимает допустимые значения, т. е. значения, для которых Cj(x) >0, то U принимает значения, которые больше соответствующих значений F(x) (истинной целевой функции данной задачи), и разность можно уменьшить за счет того, что г может быть очень малой величиной. Но если х принимает значения, которые хотя и являются допустимыми, но близки к границе области ограничений, и по крайней мере одна из функций cj(x) близка к нулю, тогда значения функции Р(х) и, следовательно, значения функции U станут очень велики. Таким образом, влияние функции Р(х) состоит в создании "гребня с крутыми краями" вдоль каждой границы области ограничений. Следовательно, если поиск начинается из допустимой точки и осуществляется поиск минимума функции ср(х, г) без ограничений, то минимум, конечно, будет достигаться внутри допустимой области для задачи с ограничениями. Полагая г достаточно малой величиной, для того чтобы влияние Р(х) было малым в точке минимума, мы можем сделать точку минимума функции ср(х, г) без ограничений совпадающей с точкой минимума функции F(x) с ограничениями.

В нашем конкретном случае штрафные функции Р(х) имеют вид: р(0 = (((/-B3n)+abs(/-B3n))(2)3) (4.14)

P(b) = (((b -B3n)+abs(b -Взп))(2)3) (4.15)

P(h) = (((h -H3n)+abs(h -Нзп))(2)3) (4.16)

Графический образ некоторых штрафных функций представлен на (рис. 4.1).

В общем случае достаточно сложно аналитически определить положение минимума функции ср(х, г), рассматривая ее как обычную функцию от г. Для его определения необходимо обратиться к численным методам.

Следует отметить, что если целевая функция F(x) выпукла, а функция Cj(x) вогнута, то функция ср(х, г), заданная уравнением (4.13), также является выпуклой функцией в области ограничений, которая сама является выпуклой. Следовательно, ср(х, г) имеет для данного значения г единственный минимум.

Рис. 4.1. Метод штрафных функций

С помощью градиентного спуска минимум гладких функций находится значительно быстрее, чем при использовании координатного спуска.

4.1.2. Метод градиентного спуска

Известно, что градиент функции f(zb z2 . zn ) в каждой точке направлен в сторону наискорейшего, локального возрастания этой функции. Следовательно, для поиска минимума необходимо спускаться в противоположном направлении. Если минимизируемая функция дифференцируема и ограничена снизу, а ее градиент удовлетворяет условию Липшица, то итерационный процесс будет сходиться к минимуму функции f из произвольной начальной точки с координатами гД z2°, ., zn° [99]. z, k+1 = Zj k- a gradZj f(z,k, z2k,znk) (4.17)

Параметр а в формуле (4.17) определяет длину шага в направлении спуска. Длину шага можно выбирать из условия минимизации функции вдоль направления, противоположного градиенту. Такой вариант градиентного метода называют методом наискорейшего спуска (рис. 4.2).

В другом варианте градиентного спуска длина шага а выбирается методом дробления [99, 5]. В последнем варианте итерации по формуле (4.17) проводятся с начальным шагом а до тех пор, пока функция f убывает, т.е. выполняется условие: f(Zlk+1,., znk+1)<f(z,k,., znk) (4.18)

Рис. 4.2. Формальный образ метода градиентного спуска.

При невыполнении этого условия шаг а уменьшается вдвое, к+1 вычисляются координаты z, с новым шагом и вновь проверяется условие (4.18). Дробление шага продолжается до тех пор, пока не будет выполнено условие (4.18). Для завершения итерационного процесса можно выбрать следующий критерий:

Zik+1 - Zik/< еь (4.19) где 8; - допустимая погрешность определения минимума по i-й координате. В частности, значения всех £j могут быть заданы одинаковыми.

С помощью градиентного спуска минимум гладких функций находится значительно быстрее, чем при использовании координатного спуска. Однако наряду с вычислением функции f на каждой итерации градиентного метода приходится вычислять составляющие градиента этой функции. Кроме того, сходимость итерационного процесса (4.17) может быть медленной для функций, имеющих овражный рельеф. В этом случае изменением масштабов переменных рекомендуется перейти к котловинному рельефу или применить так называемый овражный метод [99].

В окрестности точки минимума составляющие градиента функции имеют малые значения, что приводит к возрастанию чувствительности итерационного процесса (4.17) к погрешностям вычислений и осложняет поиск на заключительном этапе.

Для преодоления проблемы попадания в локальный экстремум, генерируемый ограничением (4.4), использована стратегия мульти - старта -серию начальных приближений выбирали для разных вариантов числа блоков.

Реализовав данный алгоритм с помощью пакета Mathlab 7, получили следующие результаты: bh = 1,56 - при ограничении 1,56;

Fconp = 100 кН - при ограничении FK = 100 кН;

Число блоков Nb = 5 - при ограничении Взп= 6,8 м; ширина блока b = 1,05 м; длина блока/= 1,36 м; высота блока h = 1,09 м.

При грузоподъемности манипулятора МТП-71 = 3000 кг, плотности л мерзлого грунта q^ = 1760 кг/м , пределе прочности мерзлого грунта авр = 400 кН/м , и усилии на крюке трактора ЛД-4А FK = 100 кН.

4.2. Аналитический метод поиска оптимальных габаритных параметров I грунтовых блоков при разработке мерзлого грунта

Решение оптимизационных задач численными методами не дает полной картины зависимости результатов исследования от производственных параметров дорожного строительства. В данной работе мы попытались перейти к аналитическому решению оптимизационной задачи, постановка которой описана в разделе 4.1.

Система ограничений (4.5) - (4.6) необходима при реализации численных алгоритмов решения задачи (4.1) - (4.4). Для построения формального образа применяемых методов преобразуем выражение (4.2), и подставим в (4.3). b =А/ lh (4.20) oA//h2=F (4.21)

Из полученной формулы (4.20) выразим фактор h и в целевой функции заменим эти переменные. h =с/1/2 (4.22) где с = (аА/ F)1/2.

A//+c/3/2=S—>min

4.23)

Продифференцируем полученное выражение (4.23) и подставим все замененные константы для определения минимума функции, в наших конкретных условиях.

Умин=(4РкА/9аВр)4/5 (4.24) уми„=1.116

Аналитический расчет по соотношению (4.23) подтверждается графической иллюстрацией, приведенной на (рис. 4.3). 1

После получения аналитического выражения для умин (4.24), перейдем к исследованию зависимости параметров блока от показателей: грузоподъемности манипулятора (Grp), тяговой характеристики механизма (FK) и предела сопротивления мерзлого грунта разрушению (свр).

Рис. 4.3. Зависимость ширины блока от производственных параметров

С ростом отнесенной грузоподъемности, увеличиваются ширина и высота блоков (рис. 4.4).

С ростом тяговой характеристики механизма ширина блока возрастает, а высота уменьшается, т. е. можно ломать более короткие блоки (рис. 4.5).

Рис. 4.4. Зависимость ширины блока от его высоты и отнесенной грузоподъемности манипулятора

Рис. 4.5. Зависимость ширины блока от его высоты и тяговой характеристики механизма

Рост предела сопротивления мерзлого грунта разрушению, влечет возрастание высоты блока и уменьшение его ширины (рис. 4.6)

0.! 0.1 о;

250 12 с.о iHfyx2

Рис. 4.6. Зависимость высоты блока от его ширины и удельного сопротивления мерзлого грунта разрушению при изгибающем усилии

К ограничению габаритных параметров блоков по грузоподъемности, добавится ограничение по усилию отрыва или тяговых характеристик тракторов.

4.3. Применение результатов исследований

Поскольку отрыв грунтового блока от основного массива будет производится на глубине 1,0 - 1,2 м, согласно работ Зеленина (рис. 2.7), граница применения данной технологии, ограничена зонами ПЗ, П5, П6 и П7, температура грунта, на этой глубине составит от 0 до - 5 °С (рис. 2.6). Из чего следует, что предел сопротивления мерзлого грунта разрушению от действия изгибающих сил будет колебаться от 20 до 250 Н/см .

При строительстве экспериментального участка, предел сопротивления л грунта разрушению при изгибе составил 40 Н/см . Используя результаты, полученные от реализации оптимизационной задачи по определению габаритных параметров блока, вычислили удельную энергоемкость процесса t возведения земляного полотна с помощью грунтовых блоков. При расчете, она составила е,= 1,18 кВт*ч/м , что на 21% ниже, чем по технологии возведения, не учитывающей результаты данных исследований.

Разработанная математическая модель процесса возведения земляного полотна из грунтовых блоков позволяет, к применяемым механизмам при отрыве блоков от основного массива, определить оптимальные габаритные параметры грунтовых блоков, при которых удельная энергоемкость процесса разрушения мерзлого грунта будет минимальной.

110

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получены следующие результаты:

1. построена математическая модель процесса возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах из мерзлых грунтовых блоков на базе его концептуальной схемы;

2. получены результаты проведенных экспериментальных исследований по: обоснованию способа укладки грунтовых блоков в тело земляного полотна, восстановлению зависимости сопротивления мерзлого грунта разрушению от изгибающего усилия и определении границы её применимости, проверке работоспособности земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах возведенного из мерзлых грунтовых блоков;

3. определенны оптимальные параметры способа возведения земляного полотна лесовозных автомобильных дорог на основе математической модели в процессе решения оптимизационной задачи.

4. разработаны рекомендации по снижению энергоемкости процесса, возведения земляного полотна.

Ill

1. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий Текст. / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. - М.: Наука, 1976. -321 с.

2. Алексеева, Т. В. Дорожные машины Текст. / Т. В. Алексеева, К. А. Артемьев, А. А. Бромберг // Машины для земляных работ. Часть 1. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1972. - 504 с.

3. Алимов, О. Д. К методике исследования режимов работы баровых землерезных машин Текст. / О.Д. Алимов, И. Г. Басов, Д. Н. Маликов // Известия ТПИ. Т. - 158. - 1968. - С. 37 г 43.

4. Бабков, В.Ф. Основы грунтоведения и механики грунтов Текст. / В. Ф. Бабков, В. М. Безрук. М.: Высшая школа, 1986. - 354 с.

5. Банди, Б. Методы оптимизации Текст. / Б. Банди: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1988. - 128с.

6. Баранов, А. Н. Пути совершенствования технологии возведения основания лесовозных дорог на переувлажненных грунтах Текст. / А. Н. Баранов, В. Ф. Чумаков // Проблемы химико-лесного комплекса: Сб. ст. Красноярск: СибГТУ, 1999. - С. 49.

7. Баранов, А. Н. Исследование процесса разрушения мерзлого грунта при изгибающем усилии Текст. / А. Н. Баранов, Н. Д. Гайденок, В. Ф. Чумаков // Транспорт в лесном комплексе: Сб. науч. трудов. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2003.-С. 100- 104.

8. Достовалов, Н. А. Цытович. Часть 1. - М.:Изд. АН СССР, 1959. - 460 с. 1 З.Басов, И. Г. Уравнение движения баровой землерезной машины Текст. / И. Г. Басов, Б. Л. Степанов // Известия ТПИ. - Т. 158. - 1968. - С. 49-54.

9. Басов, И. Г. О предельных режимах работы барового исполнительного органа при резании мерзлого грунта Текст. / И. Г. Басов // Известия ТПИ. -Т. 158.- 1968.'- С. 55 58.

10. Басов, И. Г. О выборе толщины стружки по кратности изменения нагрузки на режущей цепи Текст. / И. Г. Басов, Б. Л. Степанов, Ф. Ф. Зелингер // Известия ТПИ. Т. 158. - 1968. - С. 59 - 61.

11. Безухов, Н. И. Введение в теорию упругости и пластичности Текст. / Н. И. Безухов. Л,: Стройиздат, 1950. - 248 с.

12. Беляев, Н. Б. Сопротивление материалов Текст. / Н. Б. Беляев. М.: Наука, 1976.-608 с.

13. Беляуш, А. В. Лабораторные и полевые методы определения физико-механических свойств дорожных грунтов Текст. / А. В. Беляуш, А. К. Милованова. Красноярск: СТИ, 1965. - 113 с.

14. Братцев, Л. А. Вечная мерзлота в зарубежных странах Текст. / Л. А. Братцев. Рукопись, фонды Ин-та мезлотовед., 1940. 345 с.

15. Вартанов, С. X. Исследование траншейных цепных экскаваторов с объемным гидроприводом Текст. / С. X. Вартанов // Строительные и дорожные машины. 1987. - №12. - С. 17 -19.

16. Васильев, Б. А. Практикум по мелиоративным машинам Текст. / Б. А. Васильев, В. В. Комиссаров, И. И. Мер; Под ред. И. И. Мера. М.: Колос, 1984.- 192 с.

17. Верескун, П. Н. Траншейный экскаватор для вырезания блоков мерзлого грунта Текст. / П. Н. Верескун, В. И. Лаптев // Механизация строительства. 1988. -№4.-С. 19-20.

18. Вознесенский, В. А. Статистические методы планирования эксперимента в технико- экономическом исследовании Текст. / В. А. Вознесенский. М.: Статистика, 1974. - 254 с.

19. Воейков, А. И. Кругооборот тепла в оболочке земного шара Текст. / А. И. Воейков: Сб. статей по физике памяти проф. Ф. Ф. Петрушевского. СПб., 1904.-С. 67-69.

20. Втюрина, Е. А. Криогенное строение пород сезонно-протаивающего слоя Текст. / Е. А. Втюрина. М.: Наука, 1974. - 124 с.

21. Вялов, С. С. Прочность и ползучесть мерзлых грунтов и расчеты льдогрунтовых ограждений Текст. / С. С. Вялов, В. Г. Гмошинский. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 447 с.

22. Гольдштейн, М. Н. Механические свойства грунтов Текст. / М. Н. Гольдштейн. М.: Стройиздат, 1973. - 375 с.

23. ГОСТ 12536-79. Грунты / Методы лабораторного определения зернового (гранулометрического) состава Текст. М.: Изд-во стандартов, 1980. - 48 с.

24. ГОСТ 22733-77. Грунты / Метод лабораторного определения максимальной плотности Текст. М.: Изд-во стандартов, 1986. - 10 с.

25. ГОСТ 30067-93. Экскаваторы одноковшовые универсальные полноповоротные Текст. / Общие технические условия. Минск: ИПК изд-во стандартов, 1996. - 24 с.

26. ГОСТ 5180-84. Грунты / Методы лабораторного определения физических характеристик Текст. М.: Изд-во стандартов, 1985. - 24 с.

27. Далматов, Б. И-Механика грунтов, основания и фундаменты Текст. / Б. И. Далматов. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Стройиздат, 1988. - 415 с.

28. Данилов, А. К. Эффективный рабочий орган экскаватора ЭТЦ-165 для разработки мерзлых грунтов Текст. / А. К. Данилов, Г. К. Краусс, Д. Л. Суурперс // Механизация строительства. 1980. - №7. - С.18 - 19.

29. Денисов, Н. Я. Инженерная геология Текст. / Н. Я. Денисов. М.: Госстройиздат, 1960. -404 с.

30. Дерягин, Б. В. Поверхностные силы Текст. / Б. В. Дерягин, В. М. Муллер, Е. Д. Щукин. М.: Наука, 1985. - 398 с.

31. Достовалов, Б. Н. Общее мерзлотоведение Текст. / Б. Н. Достовалов, В. А. Кудрявцев, В. Г. Меламед. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: изд-во МГУ, 1978. - 464 с.

32. ЕНиР. Сборник Е2. Земляные работы. Вып. 1 Механизированные и ручные земляные работы Текст. / Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1988. - 224 с.

33. Зеленин, А. Н. Основы разрушения грунтов механическими способами Текст. / А. Н. Зеленин. М.: Машиностроение, 1968. - 750 с.

34. Золотарь, И. А. Автомобильные дороги севера Текст. / И. А. Золотарь. М.: Транспорт, 1981. - 246 с.

35. Золотарь, И. А. Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд Текст. / И. А. Золотарь, Н. А. Пузаков, В. М. Сиденко. М.: Транспорт, 1971. - 416 с.

36. Израелит, А. Б. Техническая механика Текст. / А. Б. Израелит, М. С. Мовнин. Часть 2. Сопротивление материалов. Учебник. (5-е изд-е) Л.: Изд-во Судостроение, 1972. - 328 с.

37. Иванкович, А. С. О полевых определениях физико-механических свойств грунтов Текст. / А. С. Иванкович, Р. И. Волосова // Автомобильные лесовозные дороги: Труды ЦНИИМЭ. Химки, 1971.-С. 113 - 121

38. Иванов, Б. А. Схема геологического районирования Восточной Сибири Текст. / Б. А. Иванов. Иркутск, 1939. - 215 с.

39. Иванов, В. А. Машина двухбаровая для резки мерзлого грунта. (Модель БМРМГ) Текст. / В. А. Иванов. - М.: Транспорт, 1975. - 48 с.

40. Ильин, Б. А. Проектирование строительство и эксплуатация лесовозных дорог Текст. / Б. А. Ильин, Б. И. Кувалдин. М.: Лесная пром-ть, 1982. -384 с.

41. Исследование рабочего оборудования для разработки мерзлых грунтов ЭТЦ-165, с целью повышения надежности его работы Текст.: Научно-технический отчет: Тема: РО 2/579-83 / Данилов А. К., Одышев А. Г., Соколов Л. К. - Красноярск: ВНИИДорМаш, 1983. - 345 с.

42. Истомина, В. С. Фильтрационная прочность глинистых грунтов Текст. / В. С. Истомина. -М.: Стройиздат, 1975.-281 с.

43. Качурин, С. П. Общее мерзлотоведение Текст. / С. П. Качурин, М. И. Сумгин, Н. И. Толстихин и др. М.: Изд-во АН СССР, 1940. - 405 с.

44. Кочегаров, В. Г. Технология и машины лесосечных и лесо-восстановительных работ Текст. / В. Г. Кочегаров, Л. Г. Федяев, И. А. Лавров. М.: Лесная пром-ть, 1970. - 400 с.

45. Лебедев, А. Ф. Почвенные и грунтовые воды Текст. / А. Ф. Лебедев. 4-е изд.-М.-Л., 1936.-205 с.

46. Лозовой, Д. А. Машины для разработки мерзлых грунтов в строительстве Текст. / Д. А. Лозовой. Саратов: Приволжское книжное изд-во, 1958. -242 с.

47. Маевский, А. Г. Выбор параметров траверс бесковшовных роторных рабочих органов траншеекапателей Текст. / А. Г. Маевский, В. Д. Мусийко, В. И. Федорков // Строительные и дорожные машины. 1987. - №12. - С. 15 - 16.

48. Мамедов, В. А. Рабочий орган для рыхления мерзлых и плотных грунтов Текст. / В. А. Мамедов, Б. С. Марышев // Строительные и дорожные машины. 1990. - №2. - С. 14 - 15.

49. Маслов, В. Ф. Двухфрезерные рабочие органы землеройных машин Текст. /

50. B. Ф. Маслов, В. Д. Мусийко, // Строительные и дорожные машины. 1986.- №2. С. 8 - 9.

51. Матвеенко, Л. С. Строительство лесовозных дорог Текст. / Л. С. Матвеенко, А. Е. Митрофанов. М.: Лесная пром-ть, 1973. - 224 с.

52. Мельников, П. И. Мерзлотно-геологические условия возведения гражданских и промышленных зданий на территории Центральной Якутии и опыт строительства Текст. / П. И. Мельников. М.: Изд-во АН СССР, 1951.- 144 с.

53. Месчанс, С. Р. Механические свойства грунтов и лабораторные методы их определения Текст. / С. Р. Месчанс. -М.: Недра, 1974. 192 с.

54. Мигляченко, В. П. Зимнее строительство лесовозных автомобильных дорог Текст. / В. П. Мигляченко. М.: Лесная пром-ть, 1988. - 168 с.

55. Миронов, Е. И. Машины и оборудование лесозаготовок Текст.: Справочник / Е. И. Миронов, Д. Б. Роженко. М.: Лерная пром-ть, 1990. - 440 с.

56. Морозов, В. С. Разработка научных основ проектирования зимних лесовозных автомобильных дорог на переувлажненных грунтах Текст. / В.

57. C. Морозов: Автореф. дис. д-ра тех. наук 05.21.01. Архангельск: АГТУ, 2002.-41 с.

58. Мудров, А. Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль Текст. / А. Е. Мудров. Томск: МП «РАСКО», 1991.-272 с.

59. Мушкетов, И. В. Физическая геология Текст. / И. В. Мушкетов. Т. 2. -Вып. 2.- 1905.-546 с.

60. Недорезов, И. А. Эффективность косого резания Текст. / И. А. Недорезов // Строительные и дорожные машины. 1969. - №3. - С. 23.

61. Николаев, В. Г. Некоторые методы планирования и математического анализа Текст. / В. F. Николаев, Э. Э. Рафалес-Ламарка. Киев: Наукова думка, 1971.- 119 с.

62. Обручев, В. А. Геология Сибири Текст. / В. А. Обручев. Т. 3. - М.: изд-во АН СССР, 1938.-576 с.

63. Орловский, С.Н. Исследования режимов резания торфяных грунтов баровым рабочим органом Текст. / С.Н. Орловский, Ю.И. Стахеев // Особенности водохозяйственного строительства в условиях восточной Сибири: Сб. ст. Красноярск: СибНИИГиМ, 1981. С. 7.

64. Орловский, С. Н. Комплекс мелиоративных машин на базе трактора ДТ75Б Текст. / С. Н; Орловский // Особенности водохозяйственного строительства в условиях восточной Сибири: Сб. ст. Красноярск: СибНИИГиМ, 1981. С. 10.

65. Пат. 2198254 РФ. 7 Е 01 С 3/00, 3/06, Е 02 D 17/20 Способ возведения земляного полотна Текст. / СибГТУ; А. Н. Баранов, В.Ф. Чумаков. -№2000115068 09.06.2000; Опуб. 10.02.2003, Бюл. №4. 6 с.

66. Песоцкая, Р. И. Ковш активного действия для разработки мерзлых грунтов на базе гидравлического экскаватора Текст. / Р. И. Песоцкая // Особенности водохозяйственного строительства в условиях восточной Сибири: Сб. ст. -Красноярск: СибНИИГиМ, 1981. С. 4.

67. Плис, А. И. Лабораторный практикум по высшей математике Текст. / А. И. Плис, Н. А. Сливана. М.: Высш. шк., 1983. - 208 с.

68. Порхаев, Г. В. Процессы переноса в водонасыщенных грунтах, граничащих с мерзлыми Текст. / Г. В. Порхаев // Теплофизика промерзающих и протаивающих грунтов. Гл. 1. - М.: Наука, 1964. - 64 с.

69. Прохоров, В. Б. Эксплуатация машин в лесозаготовительной промышленности Текст. / В. Б. Прохоров. М.: ГОСЛЕСБУМИЗДАТ, 1962. -383 с.

70. Пчелинцев, А. М. Строение и физико-механические свойства мерзлых грунтов Текст. / А. М. Пчелинцев. М.: Наука, 1964. - 304 с.

71. Ребиндер, П. А. Поверхностные явления в дисперсных системах Текст. / П. А. Ребиндер. М.: Наука, 1979. - 38 с.

72. Ржаницын, А. Р. Строительная механика Текст. / А. Р. Ржаницын. М.: Высшая школа, 1982. - 400 с.

73. Ржаницын, А. Р. Расчет сооружений с учетом пластических свойств материала Текст. / А. Р. Ржаницын. -М.: Стройвоенмориздат, 1949.-475 с.

74. Родин, И. И. Основы проектирования многоковшовых экскаваторов непрерывного действия Текст. / И. И. Родин, Л. К. Соколов. Красноярск: Изд-во КГУ, 1987.-224 с.

75. Рувинский, В. И. Исследование процесса увлажнения земляного полотна автомобильных дорог поверхностными водами во II и III дорожно-климатических зонах Текст. / В. И. Рувинский: Автореф. дис. кан. тех. наук 440. Балашиха: СоюзДорНИИ, 1971. - 23 с.

76. Руководство по сооружению земляного полотна автомобильных дорог Текст.: Минтрансстрой. М.: Транспорт, 1982. - 160 с.

77. Рыжов, А. М. Определение прочности и деформативности грунтов в строительстве Текст. /А. М. Рыжов. Киев: Будивельник, 1976. - 195 с.

78. Салихов, М. Г. Исследование влияния химических добавок на промерзание грунтов в зоне производства земляных работ при строительстве лесовозных дорог Текст. / М. Г. Салихов: Автореф. дис. кан. техн. наук 05.06.02. -Минск: БТИ, 1975. 26 с.

79. Сергеев, Е. М. Принципиальные вопросы методики инженерно-геологического картирования Текст. / Е. М. Сергеев, В. Т. Трофимов. М.: Изд-воМГУ, 1975.-271 с.

80. СниП 2.01.07-85. Обязательные карты районирования территории СССР по климатическим характеристикам Текст. -М.: Сторйиздат, 1987. 67 с.

81. СниП 2.05.02-85. Автомобильные дороги Текст. М.: Госстрой России, 1986.-54с.

82. СниП 2.05.07-91. Промышленный транспорт Текст. М.: ГУП ЦПП, 1999. -86 с.

83. Соколенко, JI. А. Рыхлительное оборудование к гидравлическому экскаватору Текст. / JI. А. Соколенко // Строительные и дорожные машины. 1987. -№2.-С. 27-28.

84. Сухарев, А. Г. Курс методов оптимизации Текст. / А. Г. Сухарев, А. В. Тихомиров, В. В. Федоров. М.: Наука, 1986. - 328 с.

85. Тейлор, Д. Основа механики грунтов Текст. / Д. Тейлор. М.: Госстройиздат, 1963. - 473 с.

86. Терцаги, К. Механика грунтов в инженерной практике Текст. / К. Терцаги, Р. Пек. М.: Стройиздат, 1948. - 294 с.

87. Томберг, К. И. Засоление сезоннопромерзающих песчаных грунтов для подготовки их к разработке Текст. / К. И. Томберг: Автореф. дис. кан. техн. наук 05.23.02 Минск: БПИ, 1974. - 19 с.

88. Удлинение Бушуйской лесовозной автодороги Текст. Рабочий проект: 2542-АД-ПЗ/ А. М. Шумилов, А. В. Рогусов, Г. Е. Клейн [и др.]. -Новосибирск: Енисейлесосплав, 1989. — 98 с.

89. Филатов, М. М. Физика почв в СССР Текст. / М. М. Филатов: Сб. Под ред. Н. А. Качинского. М.: Сельхозгиз, 1936.-237 с.

90. Цытович, Н. А. Механика грунтов Текст. / Н. А. Цытович. 4-е изд., перераб. и доп. -М.: Высш. шк., 1983. - 288 с.

91. Чумаков, В. Ф. Обоснование способа укладки грунтовых блоков при возведении земляного полотна в зимнее время Текст. / В. Ф. Чумаков; Красноярск: СибГТУ, 2002. 10 с. - Библиогр.: с. - Деп. в ВИНИТИ. «18» 11.02. №1998-В2002.

92. Шелопаев, Е. И. Повышение надежности автомобильных дорог на основе использования двухмерной схемы водно-теплового режима Текст. / Е. И. Шелопаев : Автореф. дис. д-ра техн. наук. М.: МАДИ., 1983. - 51 с.

93. Шелопаев, Е. И. Расчет устойчивости автомобильных дорог в суровых природных условияхТекст. / Е. И. Шелопаев. Красноярск: изд-во КПИ., 1983.- 100 с.

94. Шмаков, А. Т. Эксплуатация и техническое обслуживание дорожно-строительных машин Текст. / А. Т. Шмаков: Учебник. М.: Транспорт, 1979.-375 с. '

95. Шмойлова, Р. А. Теория статистики Текст. / Р. А. Шмойлова. Т.З. - 3-е изд., перераб. - М.: Финансы и статистика, 1999. - 560 с.

96. Юрков, Ф. X. Проектирование и строительство земляного полотна из местных грунтов в сложных мерзлотно-грунтовых условиях Текст. / Ф. X. Юрков. Красноярск: КПИ., 1979. - 60 с.

97. Юрков, Ф. X. Исследование технологии строительства лесовозных дорог из мерзло-комковатых глинистых грунтов повышенной влажности в зоне распространения вечномерзлых грунтов (на примере республики САХА

98. ЯКУТИЯ) Текст. / Ф. X. Юрков: Автореф. дис. кан. техн. наук. -Красноярск: СибГТУ, 2001. 23 с.